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Thema: Ladegerät für Bleiakku mit PWM-ansteuerung

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Ladegerät für Bleiakku mit PWM-ansteuerung

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    Hallöchen

    Ich plane zur Zeit ein Ladegerät für Bleiakkus.
    Der Ladestrom sollte bei ca. 20A liegen.
    Das Ladegerät wird mit 24VDC versorgt.

    Ich habe im Forum die beiliegende Schaltung gefunden. ( Stepdown-Wandler ) Diese möchte ich erweitern.

    Die Schaltung wird rein in SMD aufgebaut. Für den nötigen Strom bräuchte ich eine sehr große Spule.

    Brauche ich die Spule unbedingt oder reicht es den Ladestrom über das PWM-Signal pulsweise einzuschalten.

    Danke für Eure Hilfe.

    hmg
    Mandi
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  2. #2
    Moderator Robotik Einstein Avatar von Kampi
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    Wenn du die Schaltung als Step-down Wandler benutzen willst brauchst du die Spule, weil der Wandler sonst nicht wandelt. In dieser Schaltung wird die PWM dazu benutzt um die Ausgangsspannung zu regeln. So ein Step-down Wandler erzeugt je nach Tastverhältnis mit dem der Schalter geschaltet wird (hier der FET) eine unterschiedlich hohe Ausgangsspannung. Wenn du die Spule nun weglässt würde die SPannungsversorgung jedesmal wenn der FET sperrt zusammenbrechen und das unterschiedlich schnell je nachdem wie groß der Kondensator ist.

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallöchen

    Danke für die rasche Antwort.

    Wenn der Fet ausgeschaltet hat, bricht die Spannung ohne der Spule schnell zusammen, da ja die Spule als speicherndes Element arbeitet.

    Da ich aber einen Akku laden möchte, der ja selbst als speicherndes Element arbeitet brauche ich die Spule meiner Meinung nach nicht unbedingt.

    Ich möchte mit den Pulse des PWM-Signales ja nur den Ladestrom regeln.

    Oder leige ich da falsch ?

    hmg
    Mandi

  4. #4
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    20A ladestrom? Wie groß ist denn der akku? o.O

    Raz

  5. #5
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    3 Stk zu je 60Ah

    Und ich lade mit C/10 bis kurz vor erreichen Ladeschlussspannung

    hmg
    Mandi

  6. #6
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    Achso, hat mich gewundert dachte das ist für ein Akku und das wäre ne menge gewesen
    Aber dann ist ja alles ok ^^

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Zur Dimensionierung der Spule kann ich dir die folgende Seite empfehlen:
    http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/abw_smps.html

    Man muss dort nur ein paar Grunddaten zu dem Regler eingeben (Eingangsspannung, Ausgangsspannung, PWM Frequenz). Dann wird die nötige Induktivität der Spule berechnet und man kann sich gleich Vorschläge für den Kern und die nötige Windungszahl etc. machen lassen. Dabei würde ich eher einen etwas grösseren Kern nehmen, damit man nicht zu eng wickeln muss und noch etwas Reserven hat, bevor der Kern in die Sättigung geht.

    Die Kerne kann man dann z.B. bei http://www.spulen.com/ kaufen und die nötige Spule selbst wickeln. Statt einem unflexiblen, dicken Draht kann man auch mehrere dünnere Drähte nehmen.

    Welchen Schaltregler IC willst du verwenden? Der Schaltplan enthält ja nur einen PWM Eingang. Für die endgültige Schaltung ist natürlcih auch wichtig, welcher Regler da verwendet wird. Eventuell muss man in den Leistungsteil noch einen Shunt einbauen.

    Bei der Leistung wäre auch zu Überlegen, ob man nicht aufgrund der höheren Effizienz (niedrigerer RDS_ON) einen N-Kanal Mosfet mit High-Side Treiber nehmen sollte.

    Welchen Zweck soll die Diode D2 in der Schaltung erfüllen? Normalerweise braucht man für einen Abwärts Schaltregler nur eine Diode (D1).

    Falls das dein erstes Projekt in dieser Richtung ist, dann würde ich dir empfehlen, erst einmal mit einem kleineren Schaltregler Erfahrungen zu sammeln. Ein Schaltregler für 250 Watt ist nicht ganz trivial und man kann dabei sehr viel falsch machen (z.B. schlechtes Layout, falsche Auswahl/Dimensionierung von Teilen, Kühlung, schwingende Regelung, Probleme im Teillastbereich bei nicht kontinuierlichem Stromfluss, EMV, ...).

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallöchen

    Danke für die Hilfestellung.

    Ich bin noch kein Profi. Habe aber erst vor kurzem einen Spannungsinverter für 12V 8A gebaut und der lief ganz brauchbar.

    Aber leider beantwortet das nicht meine Frage.
    Daher habe ich die Schaltung so abgeändert wie ich es meine.

    Ich möchte keinen Spannungsregler bauen sondern einen Stromregler !!
    Brauche ich unbedingt die Spule L1 wie im Schaltplan siehe ganz oben ??

    Ich würde auf jedenfall N-Kanal-Fet verwenden.
    Den Stromregler eventuell mehrphasig aufbauen.
    Und zur Ansteuerung des FET würde ich auch einen Treiberbaustein und nicht eine Transistorschaltung verwenden.

    hmg
    Mandi
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  9. #9
    Erfahrener Benutzer Roboter Experte
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    Die Spule ist auf jeden Fall notwendig. Ohne die Spule wird der Strom nur durch den Innenwiderstand von Eingangsspannung, Mosfet und Akku begrenzt und kann schnell sehr hoch werden. Die Spannungsdifferenz zwischen den 24V am Eingang und der Akkuspannung wird ohne die Spule nur unnötig verheizt. Mit der Spule wird diese Energie bei eingeschaltetem Mosfet in der Spule zwischengespeichert. Bei ausgeschaltetem Mosfet wird die Energie aus der Spule an den Akku abgegeben und sorgt dafür, dass der Ausgangsstrom relativ kontinuierlich fliesst.

    Bei Bleiakkus verwendet man normalerweise das I-U Ladeverfahren, d.h. man läd den Akku mit konstantem Strom, bis die Ladeschlussspannung erreicht ist und schaltet dann auf konstante Spannung um.

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Die Spule ist auf jeden Fall notwendig! Die überflüssige Spannung soll ja gerade nicht am Innenwiderstand des Akkus in Wärme umgewandelt werden, sondern sie soll in der Spule zum Aufbau eines Magnetfeldes verwendet werden und anschließend, wenn der FET abgeschaltet ist den Ladestrom weiterfließen lassen! Anderenfalls wären bei einer Versorgungsspannung von 24 V und einer Akkuspannung von 12 V die ohmschen Verluste genau so groß wie die Nutzenergie (12V Zelle + 12V Innewiderstand), bei 20 A sind das 240W Wärme!!!

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